建筑吊运设备变频调速控制系统

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1、建筑吊运设备变频调速控制系统2012-5-1416:35:00　《控制与传动》2012第四期石经雪袁和文徐伟锋　供稿　　[摘要]简要介绍建筑吊运设备分类和应用；同时结合先进的变频调速和PLC控制技术，对建筑吊运设备中起重机的变频调速控制系统进行设计和应用。　　关键词：建筑吊运设备起重机变频调速PLC控制[Abstract]Brieflyintroducedthebuildingliftingequipmentclassificationandapplication;IncombinationwiththeadvancedfrequencycontrolandPLC

2、controltechnology,thearchitectureofthecranehoistingequipmentvariablefrequencyspeedregulationcontrolsystemdesignandapplication.Key:BuildingliftingequipmentcraneFrequencycontrolofmotorspeedPLCcontrol　　一、引言　　在建筑行业中，吊运技术是一项极为重要的技术。随着我国工程建设向标准化、工厂化、大型化、集成化方向发展，设备吊运的重量越来越重，高度越来越亮，难度越来越大，一个大

3、型设备的吊运，往往是制约工程的进度、经济和安全的关键；同时也是展示企业的技术能力和装备能力。为适应当前形势的发展，吊运设备的种类也越来越多，吊运设备的控制也越来越先进化和智能化，其中变频调速和PLC控制技术在建筑吊运设备得到大量应用。　　二、建筑吊运设备　　建筑吊运设备按吊运的性质可分为：简单吊运器具：如千斤顶、滑轮组、葫芦、卷扬机、悬挂单轨等；起重机：常用的起重机有流动式起重机、塔式起重机、桅杆式起重机。建筑吊运设备按结构形式可分为：桥架式（桥式起重机、门式起重机）；缆索式；臂架式（自行式、塔式、门座式、铁路式、浮船式等）。　　而在建筑行业中使用最多的吊运设备为

4、塔式起重机，其适用于在范围内数量多、而每一件单件重量较小的构件或设备的吊运，并其作业周期长。目前，塔式起重机吊运的能力在3吨至100吨之间，而其臂长能达到40米至80米，所以，塔式起重机常用在使用地点固定、使用周期较长的场合，较为经济。塔式起重机有起升、回转、变幅、运行、顶升、电缆卷放等机构，各个机构的负载特点区别很大。如起升机构为位能负载，负荷不变时为恒转矩，上升时为阻力负载，下降时为动力负载；回转、变幅则主要传递水平负荷，起动、制动时要客服较大的惯性。负载特点不同，在选择电机、确定传动方案和调速方法，操作使用方面也要有不同的要求。同时，由于建筑工地户外条件恶劣

5、，电源质量不佳，外部环境影响大，检查维修较困难，因此对建筑吊运设备电气系统的可靠性即为重要。　　三、变频变频控制系统　　3.1、变频调速　　变频调速器是一种高科技电子电力元器件集成的电机拖动装置，理论上可以无级调速。而且变频调速是从恒转矩到恒功率进行全方位调速，设定一个频率就有一个对应速度，电控系统是以负载工作的实时变化要求为基础进行设计的，因此需要对负载和电机的特性进行全面的计算。频率f≤50Hz时电机以恒转矩的状态运行，频率f>50Hz时电机以恒功率的状态运行。图1中不同频率的机械特性曲线清楚地表明，不同的负载(转矩比)可以有咒种速度运行，完全能够满足轻载高速

6、、重载低速的要求。　　3.2、起重机变频调速的硬件选择　　（1）变频电机的选择阻等效电阻值；V－制动单元直流工作点电压，一般取700V；Pe－电机额定功率；Kc－制动频度，在桥式起重机中取0.2～0.4；K－回馈时的机械能转换效率，一般取0.7)。　　（4）可编程控制器（PLC）的选择　　在桥式起重机中，由于各机构的控制档位一般为5档，那么每个机构所需的PLC总点数一般在19～20个点。对一台三个机构的桥式起重机一般所需的总点数在60个左右。　　（5）其它电气元器件按有关标准进行选择，在此不作详细说明。3.3、起重机变频调速的电气图设计　　现以安川变频器为例，主要

7、说明起重机变频调速部分的电气图设计。起重机起升机构变频调速的电气原理图如图2所示。起升机构变频电机内配有旋转编码器，与安装在变频器内的速度卡连接，构成速度闭环控制。变频器上的S1～S7、SC、MA、MB、M1、M2等控制点和控制电机风扇运行接触器K7及制动器动作接触器K8的线圈控制线路分别与所选PLC的输入、输出及电源点连接，通过PLC内部程序的运行，实现对起升机构变频调速闭环控制。在变频器电源输入端子（R、S、T）和电源之间，配有漏电断路器Q1和AC电抗器。其中漏电断路器Q1的容量为变频器额定电流的1.8倍，感应电流在30mA以上,可以检出对人体有危险的高频漏电

8、流，防止事